Преобразователь давления двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: системы управления электронным впрыском топлива и системы диагностики двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: преобразователь содержит датчик 1 давления двигателя во впускном трубопроводе, датчик 2 атмосферного давления, формирователи 3 и 4 сигналов, инвертор-усилитель 5, интеграторы 6 и 7, формирователь 8 импульсов, аналого-вычитающее устройство 9, два блока 10 и 11 суммирования. 2 ил.

Изобретение относится в контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системе управления электронного впрыска топлива и диагностики двигателя и компрессора.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности преобразователя давления двигателя внутреннего сгорания.

Известны устройства измерения и преобразования давления (авт. св. СССР N 416584, кл. G 01 L 25/08, 1974, патент США N 3521452, кл. G 01 L 9/04, 1971), в качестве чувствительного элемента используют пьезоэлемент и акустический волновод. Датчик давления (авт. св. СССР N 777525, кл. G 01 L 23/10, 1980), содержащий пьезоэлемент (кварцевый кристалл), акустический волновод, корпус, который заполнен демпфирующим веществом, например, резиноподобным материалом НКА-С-4М, а между пьезоэлементов и световодом расположен электрод, сигнал с которого снимается кабелем, причем пьезоэлемент, электрод и торец световода связаны эпоксидной смолой. Вторым электродом служит мембрана, закрывающая торцевую поверхность датчика.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения давления с помощью пьезоэлемента из-за высокой чувствительности к механическим колебаниям, создаваемым двигателем и не реагирует на медленно изменяющееся давление.

Наиболее близким по технической сущности с заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа (авт. св. СССР N 1751646, кл. G 01 L 25/08, 1980), содержащее два датчика давления двигателя и атмосферы, включенные на входах формирователей сигналов, с выходом каждого из которых соединен соответствующий интегратор, с выходом одного из которых связан входом усилитель-инвертор, связанное с его выходом и выходом другого интегратора аналого-вычитающее устройство.

Недостатком прототипа является низкая точность измерения давления двигателя внутреннего сгорания при перепадах атмосферного давления и отсутствует привязка к нормальному атмосферному давлению.

Задача изобретения повышение точности измерения давления двигателя внутреннего сгорания независимо от перепада атмосферного давления, обеспечивающегося условия ΔU_вых= K₁(ΔP_к-P_ат+P_ат), что он снабжен двумя сумматорами, причем первый вход первого сумматора соединен с выходом аналого-вычитающего устройства, второй вход соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом интегратора, предназначенного для связи с источником опорного напряжения.

Для достижения поставленной задачи изобретение "Преобразователь давления двигателя внутреннего сгорания" содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только с одной, связанной с целью изобретения задачи.

На фиг.1 показана блочная схема преобразователя давления; на фиг.2 - характеристика работы преобразователя давления.

Устройство состоит из двух датчиков давления двигателя и атмосферы 1 и 2, формирователей 3 и 4 сигналов, инвертора-усилителя 5, двух интеграторов 6 и 7, формирователя 8 импульсов, аналогового вычитающего устройства 9 и двух блоков 10 и 11 суммирования.

Датчики давления 1 и 2 помещены в корпусе (конструкция которого показана в авт.св. N 1751646), который соединен с одной стороны через штуцер с впускным коллектором двигателя, а с другой с атмосферным давлением через крышку, между корпусом и крышкой закреплена жесткая шайба, на которой установлены датчики давления 1 и 2. В качестве датчиков давления использованы микрофон типа МК-30, обеспечивающий максимальный динамический диапазон, чувствительность при малых изменениях давления и компенсация звуковых колебаний и атмосферных давлений.

Устройство работает следующим образом. При включении двигателя пульсирующее давление во впускном трубопроводе вызывает изменение емкости датчика 1 давления двигателя, одновременно второй датчик 2 атмосферного давления будет воспринимать все механические колебания и изменения атмосферного давления, выходные сигналы от датчиков двигателя и атмосферного поступают на формирователи 3 и 4 сигналов, чувствительность которых составляет 0,3 мВ, входное сопротивление 47 кОм, нелинейные искажения 0,5 Компенсация влияния входных токов и напряжения смещения ОУ (операционного усилителя) производит подстройкой величины резистора (схема усилителя 13 см а.с. N 1751646). Конденсатор включен в схему для обеспечения развязки по постоянному току. Базовым элементом усилителя использована (м/с 140 УД6). Выходное напряжение с формирователя 3 сигналов подключено к входу интегратора 6 с непрерывной выборкой и автоматическим сбросом результатов интегрирования. Устройство выборки-хранения (УВХ) поочередно осуществляет выборку и хранение предыдущего значения проинтегрированного входного сигнала. В качестве ключей УВХ могут использоваться либо две пары дополняющих МДП-транзисторов КП 313 с одной шиной управления по цепи затворов, либо другие МДП-транзисторы, но с разделенными цепями управления.

Интегрирующий блок 6 (ОУ) построен в виде обычного интегратора на базе (ОУ) типа 153У-5, имеющего малый дрейф параметров. Кодировка схемы осуществляется сначала при разомкнутой обратной связи подбором сопротивления так, чтобы получить необходимую скорость нарастания выходного напряжения операционного усилителя, затем замыкается обратная связь и подбирается сопротивление из расчета минимальных искажений выходного сигнала при ступенчатом изменении напряжения на входе. Погрешность интегрирования такой схемы достигает 0,1% Аналогичные операции выполняет второй интегратор 7, но сигналы поступают от усилителя-инвертора 5. Использование инвертирующего усилителя необходимо для того, чтобы обеспечить идентичность характеристик по обоим каналам обработки сигналов, т.е. формирователи сигналов 3 и 4 выполнены по одной и той же схеме (этим обеспечивается идентичность характеристик усилителей формирователей и их температурная стабильность). Для управления прецизионными интеграторами используется автоколебательный генератор 8 с амплитудой выходных напряжений ±15 В с частотой f 1 Гц. Выходные сигналы от интеграторов 6 и 7 поступают в блок 9 вычитания, обеспечивающий вычитание сигналов U₁-U₂= ΔU ≃ ΔP_к Выходной сигнал ΔU с блока 9 вычитания поступает в сумматор 10, на второй вход сумматора 10 поступает сигнал с выхода сумматора 11, на первый вход которого подается сигнал с выхода интегратора 7, а на второй подается электрический сигнал U_экв пропорциональный атмосферному давлению 760 мм рт. ст. блока опорного напряжения. Выходной сигнал обеспечивает условия U_экв-U₁=U⁺<760>0 U_экв-U₂=U^- >760<0

Как показали результаты опытной проверки двигателей УАЗ на тормозном стенде в лаборатории НТЦ моторного завода АвтоУАЗ при использовании заявляемого устройства обеспечивается достижение следующих показателей: плотность цилиндро-поршневой группы относительно нормального атмосферного давления при различных перепадах; показания величины приработки двигателя после обкатки и износа после дорожных испытаний.

Согласно данным, приведенных экспериментов в промышленных условиях, заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: снижает трудоемкость вычисления давления двигателя относительно нормального атмосферного давления, повышает точность измерения параметров двигателя.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

Преобразователь давления двигателя внутреннего сгорания, содержащий последовательно соединенные первый датчик давления двигателя и атмосферы, первый формирователь сигналов, первый интегратор и аналого-вычитающее устройство, последовательно соединенные второй датчик давления двигателя и атмосферы, второй формирователь сигналов, усилитель-инвертор и второй интегратор, выход которого соединен с вторым входом аналого-вычитающего устройства, и формирователь импульсов, два выхода которого соответственно соединены с вторыми входами интеграторов, отличающийся тем, что он снабжен двумя блоками суммирования, причем вход аналого-вычитающего устройства соединен с первым входом первого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока суммирования, первый вход которого соединен с выходом второго интегратора, а второй вход второго блока суммирования предназначен для связи с блоком опорного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2